Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено из моделирования жидкости )
Перейти к навигации Перейти к поиску
"Fluid Simulation" перенаправляется сюда. Для компьютерного моделирования гидродинамики см. Вычислительную гидродинамику .
Пример жидкой анимации, созданной с помощью моделирования

Жидкая анимация относится к методам компьютерной графики для создания реалистичной анимации жидкостей, таких как вода и дым. [1] Жидкие анимации обычно сосредоточены на имитации качественного визуального поведения жидкости, с меньшим упором на строго правильные физические результаты, хотя они часто по-прежнему полагаются на приближенные решения уравнений Эйлера или уравнений Навье – Стокса, которые управляют реальной физикой жидкости. . Плавная анимация может быть выполнена с разными уровнями сложности, от длительной высококачественной анимации для фильмов или визуальных эффектов до простой и быстрой анимации для анимации в реальном времени, такой как компьютерные игры. [2]

Связь с вычислительной гидродинамикой [ править ]

Жидкая анимация отличается от вычислительной гидродинамики (CFD) тем, что жидкостная анимация используется в основном для визуальных эффектов, тогда как вычислительная гидродинамика используется для исследования поведения жидкостей строго с научной точки зрения.

Развитие [ править ]

Моделирование двух жидкостей с разной вязкостью

Разработка методов жидкой анимации на основе уравнений Навье-Стокса началась в 1996 году, когда Ник Фостер и Димитрис Метаксас [3] реализовали решения для трехмерных уравнений Навье-Стокса в контексте компьютерной графики, основываясь на своей работе на научной статье Харлоу по CFD. и Уэлч из 1965 года. [4] До этого момента в основном использовались различные более простые методы, включая специальные системы частиц [5], низкоразмерные методы, такие как поля высот [6] и полуслучайный турбулентный шум. поля. [7]

В 1999 году Йос Stam опубликовал «Стабильные флюиды» [8] метод, который эксплуатировал Полулагранжева технику адвекции и неявное интеграции вязкости , чтобы обеспечить безусловное стабильное поведение. Это позволило использовать гораздо большие временные шаги и, следовательно, более быстрое моделирование. Этот общий метод был расширен Рональдом Федкивом и соавторами для обработки более реалистичного дыма [9] и огня [10], а также для сложных трехмерных симуляций воды с использованием вариантов метода установки уровня . [11] [12]

Некоторые известные академические исследователи в этой области включают Джерри Тессендорф, Джеймс Ф. О'Брайен , Рон Федкив , Марк Карлсон, Грег Терк , Роберт Бридсон , Кен Мусет и Джос Стам . [ необходима цитата ]

Программное обеспечение [ править ]

Многие программы трехмерной компьютерной графики реализуют методы жидкой анимации. RealFlow - это отдельный коммерческий пакет, который использовался для создания визуальных эффектов в фильмах, телешоу, рекламных роликах и играх. [ необходима цитата ] RealFlow реализует решатель частиц, неявных в жидкости (FLIP; расширение метода частиц в ячейках ), гибридную сетку и метод частиц, который позволяет использовать расширенные функции, такие как пена и спрей . Maya и Houdini - две другие коммерческие программы компьютерной 3D-графики, которые позволяют создавать плавную анимацию.

Blender - это программа для трехмерной компьютерной графики с открытым исходным кодом, в которой использовался метод решетки Больцмана на основе частиц для анимации жидкостей [13] до интеграции проекта mantaflow с открытым исходным кодом в 2020 году с широким спектром вариантов решателя Навье-Стокса. [14]

См. Также [ править ]

  • RealFlow
  • майя
  • Гудини
  • Физическая анимация

Ссылки [ править ]

  1. ^ Бридсон, Роберт. Моделирование жидкости для компьютерной графики (2-е изд.). CRC Press.
  2. ^ Мастин, Гэри А .; Ваттерберг, Питер А .; Мареда, Джон Ф. (март 1987 г.). "Фурье-синтез океанских сцен" (PDF) . Компьютерная графика и приложения IEEE . 7 (3): 16–23. DOI : 10,1109 / MCG.1987.276961 .
  3. ^ Фостер, Ник; Метаксас, Дмитрий (1 сентября 1996 г.). «Реалистичная анимация жидкостей». Графические модели и обработка изображений . 58 (5): 471–483. CiteSeerX 10.1.1.331.619 . DOI : 10,1006 / gmip.1996.0039 . 
  4. ^ Харлоу, Фрэнсис Х .; Уэлч, Дж. Эдди (1965-12-01). «Численный расчет зависящего от времени течения вязкой несжимаемой жидкости со свободной поверхностью» . Физика жидкостей . 8 (12): 2182–2189. DOI : 10.1063 / 1.1761178 . ISSN 0031-9171 . 
  5. ^ Ривз, WT (1983-04-01). «Системы частиц - метод моделирования класса нечетких объектов». ACM Trans. График . 2 (2): 91–108. CiteSeerX 10.1.1.517.4835 . DOI : 10.1145 / 357318.357320 . ISSN 0730-0301 .  
  6. ^ Касс, Майкл; Миллер, Гэвин (1990-01-01). Быстрая стабильная гидродинамика для компьютерной графики . Материалы 17-й ежегодной конференции по компьютерной графике и интерактивным методам . СИГГРАФ '90. Нью-Йорк: ACM. С. 49–57. DOI : 10.1145 / 97879.97884 . ISBN 978-0897913447.
  7. ^ Stam, Jos; Фиуме, Юджин (01.01.1993). Турбулентные ветровые поля для газовых явлений . Материалы 20-й ежегодной конференции по компьютерной графике и интерактивным методам . СИГГРАФ '93. Нью-Йорк: ACM. С. 369–376. DOI : 10.1145 / 166117.166163 . ISBN 978-0897916011.
  8. ^ Stam, Jos (1999-01-01). Стабильные жидкости . Материалы 26-й ежегодной конференции по компьютерной графике и интерактивным методам . СИГГРАФ '99. Нью-Йорк: ACM Press / Addison-Wesley Publishing Co., стр. 121–128. DOI : 10.1145 / 311535.311548 . ISBN 978-0201485608.
  9. ^ Fedkiw, Рональд; Stam, Jos; Дженсен, Хенрик Ванн (01.01.2001). Визуальное моделирование дыма . Материалы 28-й ежегодной конференции по компьютерной графике и интерактивным методам . СИГГРАФ '01. Нью-Йорк: ACM. С.  15–22 . CiteSeerX 10.1.1.29.2220 . DOI : 10.1145 / 383259.383260 . ISBN  978-1581133745.
  10. ^ Нгуен, Дык Куанг; Fedkiw, Рональд; Дженсен, Хенрик Ванн (01.01.2002). Физическое моделирование и анимация огня . Материалы 29-й ежегодной конференции по компьютерной графике и интерактивным методам . СИГГРАФ '02. Нью-Йорк: ACM. С. 721–728. DOI : 10.1145 / 566570.566643 . ISBN 978-1581135213.
  11. ^ Фостер, Ник; Fedkiw, Рональд (2001-01-01). Практическая анимация жидкостей . Материалы 28-й ежегодной конференции по компьютерной графике и интерактивным методам . СИГГРАФ '01. Нью-Йорк, Нью-Йорк, США: ACM. С.  23–30 . CiteSeerX 10.1.1.21.932 . DOI : 10.1145 / 383259.383261 . ISBN  978-1581133745.
  12. ^ Энрайт, Дуглас; Маршнер, Стивен; Fedkiw, Рональд (2002-01-01). Анимация и рендеринг сложных водных поверхностей . Материалы 29-й ежегодной конференции по компьютерной графике и интерактивным методам . СИГГРАФ '02. Нью-Йорк: ACM. С. 736–744. CiteSeerX 10.1.1.19.6229 . DOI : 10.1145 / 566570.566645 . ISBN  978-1581135213.
  13. ^ "Док: 2.4 / Руководство / Физика / Жидкость - BlenderWiki" . wiki.blender.org . Проверено 4 ноября 2016 .
  14. ^ "Справочник / Примечания к выпуску / 2.82 - Blender Developer Wiki" . wiki.blender.org . Проверено 10 июня 2020 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Домашняя страница RealFlow
  • Домашняя страница Blender
  • Домашняя страница компьютерной анимации Беркли